机械合金化是1969年美国的J.S.本杰明等人发明的，最初被称为“球磨混合”，但在第一个专利申请中被称为“机械合金化”。20世纪70年代主要用于制备氧化物弥散强化镍基高温合金，后被用于制备氧化物弥散强化铁基高温合金。

原理是：在机械研磨或球磨过程中，金属粉末、合金粉末或金属粉末与合金粉末的混合物，同磨球高频撞击，产生反复变形、焊合和断裂，形成复合粉末。随着球磨继续进行，机械能转化为热能，粉末体系温度升高，在力和温度的共同作用下发生原子扩散或固态反应，在固相状态下实现合金化，形成合金粉末。

机械合金化被广泛应用于新材料的合成制备，特别是采用传统的熔炼铸造技术难以制备的材料，包括生成热为正值、组元在液相和固相均不互溶的材料体系，组元熔点相差悬殊的材料体系，高熔点合金体系。采用机械合金化技术制备的材料，具有均匀细小的显微组织和弥散的强化相，力学性能一般优于传统工艺制备的同类材料。机械合金化也是合成细晶、纳米晶合金粉末材料的一种方法，被广泛用于非晶态合金、过饱和固溶体材料、金属间化合物、硬质材料、磁性材料、金属储氢材料、陶瓷，以及其他结构、功能材料的制备。

机械合金化设备主要包括振动式、行星式、搅拌式和滚筒式球磨机等。需要控制的主要工艺参数包括球磨速度（球磨机转速）、球磨时间、球料比、填充率、球磨气氛、磨球尺寸、球磨温度等。